Wissenschaftler vom Imperial College London und der Lancaster University haben einen neuen Ansatz vorgeschlagen, um die Grenzen der Anwendbarkeit der Quantenmechanik zu überprüfen. Die Quantenphysik gibt der Menschheit seit langer Zeit ein Rahmenwerk, um die mikroskopische Welt zu verstehen. Allerdings existieren in unserem Alltag keine Quantenphänomene.
Viele Faktoren tragen zum Übergang zwischen der Quantenwelt und der klassischen Welt bei, aber gibt es einen fundamentalen Mechanismus, der in diesem Übergang resultiert? Und wie genau kollabiert eine Wellenfunktion aus mehreren Möglichkeiten in ein definitives Ergebnis?
Zahlreiche Modelle, die zusammen als objektive Kollapstheorien bezeichnet werden, wurden in der Hoffnung propagiert, diese ausstehenden grundlegenden Fragen anzugehen. Aber die Überprüfung dieser Theorien bleibt eine experimentelle Herausforderung.
Jetzt hat eine Forschungsgruppe eine Studie über eine neue Möglichkeit zur Untersuchung dieser objektiven Kollapstheorien im Labor veröffentlicht. Der Ansatz erschien im Journal AVS Quantum Science.
Die Methode der Forscher macht sich das „Displacemon“ zunutze – ein elektromechanisches Gerät, das aus einem mechanischen Resonator besteht, welcher mit einem supraleitenden Qubit verbunden ist. Durch die Manipulation des Qubits schlagen sie eine Technik vor, um Abweichungen von der Standardquantentheorie auf eine Weise zu untersuchen, die von objektiven Kollapstheorien erklärt werden könnte.
Dr. Eward Laird leitet eine Forschungsgruppe für quantenelektronische Geräte an der Lancaster University. Er sagte: „Das Displacemon ist nicht nur ein Werkzeug zum Testen der fundamentalen Quantenmechanik, sondern könnte auch die Grundlage für neue Messtechnologien sein. Es wird sehr spannend sein, die ersten Experimente mit diesem Gerät zu machen.“
Obwohl es große Fortschritte bei der Bewertung der Stärke dieser Modelle gibt, sind weitere Experimente erforderlich, um die Grenze zwischen klassischer Welt und Quantenwelt aufzudecken. „Diese zukünftigen Experimente bieten tatsächlich aufregende Aussichten, um die Quantenmechanik in immer größeren Skalen zu untersuchen“, sagte Michael Vanner, der leitende Wissenschaftler des Quantum Measurement Lab am Imperial College London.
Das Displacemon bietet eine neue Möglichkeit zum Testen von Kollapsmodellen durch die Nutzung experimenteller Fortschritte in der Kryotechnik und supraleitenden Technologien. Entscheidend für das Displacemon ist ein mechanischer Resonator, der wie eine Miniatur-Gitarrensaite auf- und abschwingt und mit einem supraleitenden Qubit verbunden ist. Diese Schwingbewegung interagiert mit einem Magnetfeld auf eine Weise, so dass die Eigenschaften des Qubits und des Resonators zusammenhängen und die Aktionen des einen Bauteils das andere beeinflussen. Die Architektur des Geräts erschafft eine Quantensuperposition der Saitenschwingungen.
(THK)
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